Các công trình xanh tốt nhất năm 2015 ở Hoa Kỳ

Tiếp theo bài viết “Các công trình xanh tốt nhất năm 2014 ở Hoa Kì”, chúng tôi lựa chọn 04 trong số 10 công trình xanh tiêu biểu năm 2015 do Hội KTS Hoa Kỳ (AIA) tổ chức bình chọn (vừa được công bố vào tháng 4/2015) để giới thiệu đến bạn đọc, gồm: Federal Center South Building 1202, Tassafaronga Village, University Center – The New School, Hughes Warehouse Adaptive Reuse. Các công trình này được đánh giá dựa trên các tiêu chí của công cụ LEED (Leadership in Energy and Environmental Design).

Đây là hệ thống chuẩn hóa của Mỹ về các công trình xây dựng có chất lượng bảo vệ môi trường cao. Những công trình độc đáo này đã được bình chọn dựa trên những tiêu chí đánh giá gắt gao về các giải pháp thiết kế sáng tạo hướng đến sự bền vững và tiết kiệm năng lượng. Chúng tôi sẽ đi sâu vào phân tích những giải pháp: Thông gió, chiếu sáng, tiêu thụ nước, sử dụng vật liệu tiết kiệm năng lượng, khả năng kết nối cộng đồng, thiết kế sinh khí hậu và chiến lược lựa chọn vị trí.

Federal Center South Building 1202- Tòa nhà với hệ kết cấu gỗ và thép

Federal Center South Building 1202 là tòa nhà văn phòng được xây dựng trên khu đất công nghiệp lâu đời nằm bên bờ sông Duwamish Waterway. Các phòng làm việc được bố trí vây quanh một sân trong. Có thể nói đây là một giải pháp thiết kế không mới nhưng luôn mang lại giá trị cho không gian cộng đồng. Không gian của các khu chức năng hướng vào sân trong được ngăn cách bằng vách ngăn lửng và hành lang, tạo sự tương tác mạnh mẽ giữa những người sử dụng. Ánh sáng tự nhiên được tận dụng tối đa, cho phép giảm 61% năng lượng sử dụng của đèn điện ban ngày.

Các cấu kiện gỗ được lấy từ nhà kho cũ tại cùng vị trí khu đất được phá dỡ theo từng giai đoạn, sơ chế và sau đó đưa vào nhà máy phân loại cấu trúc để chế tạo lại. Giải pháp tái sử dụng vật liệu cũ giúp giảm một phần chi phí xây dựng. Kết cấu dầm sàn bằng thép nhẹ giúp giảm lượng thép được sử dụng, giảm khả năng thiệt hại trong sự kiện thảm khốc.

Hệ thống làm mát và sưởi ấm trong nhà là các tấm tản hơi nhiệt dùng nước kết hợp quạt gió. Một hệ thống bơm nhiệt từ lòng đất (GSHP), với các ống nước được tích hợp vào 135 cọc móng, kết hợp với một bể chứa muối eutectic biến đổi pha (PCM) và một bộ thu hồi nhiệt để cung cấp nước lạnh 17⁰C và nước nóng 49⁰C cho công trình. Các bể PCM hoạt động tương tự như hệ thống bơm nhiệt từ lòng đất, nhưng theo chu kỳ ngày đêm chứ không theo mùa, giúp lưu trữ và điều hòa nhiệt. Hệ thống hoạt động phù hợp với khí hậu của Seatle, có đêm và sáng lạnh, chiều ấm.

Vượt lên trên những giải pháp về thiết kế không gian, giải pháp ánh sáng thụ động, giải pháp vật liệu và kết cấu, giải pháp thiết kế sinh khí hậu… chiến lược sử dụng nước tại chỗ thật sự hiệu quả. Nước mưa được thu hồi về một bể nước ngầm dưới công trình với sức chứa 95m3 nhằm tái sử dụng trong nhà vệ sinh, tưới tiêu cho cây trồng và sử dụng cho thiết bị giải nhiệt của công trình. Chiến lược sử dụng nước tại chỗ này đã làm giảm 79% lượng nước sử dụng so với qui định của LEED. Lược đồ giải pháp tiết kiệm nước sẽ giải thích rõ hơn chiến lược này.

Tassafaronga Village – Sự hồi sinh từ vùng đất chết

Năm 1945, nơi đây được biết đến là khu ở công nhân nằm giữa khu đất ở và khu công nghiệp, khu công nghiệp bị bỏ hoang và đường ray xe lửa không còn sử dụng, trở thành nơi tụ tập của các băng nhóm tội phạm. Năm 2005, chính quyền lên kế hoạch phục hồi nơi đây thành khu ở cho người thu nhập thấp. Khu ở được thiết kế với mật độ cao và tiết kiệm năng lượng. Dự án không chỉ bao gồm khu nhà ở mà còn có công viên, khu trang trại và không gian đi bộ nhằm làm mềm sự tách biệt giữa khu ở và khu công nghiệp. Ước tính 75% hành khách sử dụng giao thông công cộng, đi xe đạp hoặc đi bộ.
Mạng lưới đường được xoay 30º về phía Tây nhằm làm giảm sự ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đến khu ở. Các khu căn hộ, diện tích lắp kính được chuyển càng nhiều càng tốt về phía Bắc và bức tường phía Nam được hưởng bóng mát từ các tòa nhà lân cận.

Các phòng được thiết kế có các cửa sổ ở hai hướng không trực diện, mang lại chất lượng ánh sáng tốt nhất cho căn phòng. Bếp và nhà vệ sinh được trổ cửa sổ. Những điều này rất khó thực hiện được ở các khu dân cư có mật độ cao. Cầu thang có cửa sổ mái đóng vai trò thông gió tự nhiên và lấy sáng cho khu vực giữa nhà. Chiến lược thiết kế lấy sáng tự nhiên làm giảm 74% điện năng chiếu sáng vào ban ngày. Tất cả các phòng đều đáp ứng được các tiêu chuẩn trong hệ thống thông gió tự nhiên ASHRAE 62.2-2007. Khi các phòng không mở cửa sổ, có thể thông gió cơ khí bằng quạt hút có điều khiển hẹn giờ.

Khu đô thị mới thu hút người dân bản địa nơi đây quay trở lại sinh sống

Nhiều chiến lược thiết kế nhắm đến việc sử dụng vật liệu thông minh nhưng nó không phù hợp cho thiết kế khu ở dành cho người thu nhập thấp. Dự án đã cho điều tra những cấu kiện có thể tái sử dụng, tái chế, vận chuyển để lên kế hoạch tiết kiệm nguyên vật liệu xây dựng một cách tối đa, thậm chí tất cả bê-tông của khu nhà máy cũ được nghiền nát để sử dụng làm đường. 93% khung thép, vách ngăn và sàn gỗ được tái sử dụng tại chỗ.

Nhằm mục đích giảm chi phí năng lượng cho người có thu nhập thấp và cải thiện độ bền, công trình sử dụng vật liệu cách nhiệt cho lớp vỏ bao che, làm giảm 30% nguy cơ hấp thụ nhiệt từ môi trường bên ngoài, lắp pin năng lượng mặt trời, sử dụng nhiệt để cung cấp nước nóng và điện cho các phụ tải trong nhà. Pin quang điện ở mỗi nhà chỉ có thể phục vụ 60% năng lượng điện tiêu thụ của chính nhà đó.Vì vậy cả khu có một hệ thống quang điện chung 180 kW để bù lại lượng điện năng thiếu cho mỗi nhà. Các tòa nhà phố đã kết hợp nhiệt năng lượng mặt trời hỗ trợ cung cấp nước nóng, với bộ tản nhiệt riêng được kiểm soát ở mỗi phòng.

Các loại máng thấm được sử dụng thay thế cho những nơi không thể trồng cây

Việc trồng cây tạo ra những mương sinh học giúp lọc phần nước mưa chảy xuống từ máng xối.

University Center – The New School – Biểu tượng kết nối cộng đồng của Manhattan

Trường Đại học tọa lạc tại giao lộ sầm uất bậc nhất trung tâm thành phố Manhattan được thiết kế để trở thành biểu tượng của sự kết nối cộng đồng. Điều này được thể hiện xuyên suốt trong thiết kế của công trình. Ta có thể thấy các khoảng thông tầng có diện tích rộng, thang máy có khoảng dừng lớn ở chiếu nghỉ, cầu thang có cửa sổ hướng về các hoạt động trong và ngoài tòa nhà. Không gian gặp gỡ làm việc được kết hợp xuyên suốt tòa nhà. Mặt đứng công trình rất sống động vì ánh sáng có thể đến với những phần sâu nhất trong tòa nhà và tầm nhìn ra ngoài. Điều này làm nổi bật những không gian cộng đồng bên trong.

Không gian phòng học và khu học nhóm sử dụng giải pháp vách ngăn linh động để dễ dàng tạo được không gian lớn khi có hội thảo hay sự kiện lớn

Mái công trình được phủ xanh 1254 m2 với mục đích giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt đô thị và làm giảm sự hấp thụ nhiệt vào trong công trình. Điều này góp phần làm giảm hấp thu năng lượng mặt trời trong mùa hè cũng như giảm sự mất nhiệt trong những tháng mùa đông. Với thách thức làm sao để đưa ánh sáng tự nhiên vào không gian với diện tích sàn lên đến 2787 m2 nhóm thiết kế lựa chọn giải pháp thiết kế mặt tiền bằng kính được tráng phim 31,5% thay vì 70-85% như những dự án lân cận, đổng thời kết hợp sử dụng khuếch đại ánh sáng bằng kệ phản xạ ánh sáng, tăng chiều cao phòng. Giải pháp thiết kế ánh sáng góp phần tiết kiệm 73% lượng điện năng để thắp sáng cho ban ngày.

Giải pháp thiết kế ánh sáng ban ngày trong không gian học tập và làm việc giúp tiết kiệm 73% lượng điện năng để thắp sáng cho ban ngày

Giải pháp thông gió tự nhiên được đánh giá là không phù hợp với đặc điểm khu đất vậy nêndự án sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm phân phối không khí đến tất cả các không gian học tập, theo dõi mức độ CO2 cũng như điểm sương, hạt bụi trong không khí, VOCs, và carbon monoxide. Tại các khu vực ký túc xá, các cửa sổ hoạt động được kết nối với một hệ thống giám sát thông minh Incomm kiểm soát lượng khí tự nhiên trong lành được thổi vào.

Hughes Warehouse Adaptive Reuse – Dự án cải tạo nhà máy ở thành phố San Antonio

Đây là dự án cải tạo nhà máy nước hơn 100 tuổi trở thành khu văn phòng cho thuê và địa điểm sinh hoạt cộng đồng. Nhóm thiết kế cắt giảm 111 m2 không gian mái và gia cố mảng tường mặt tiền để tạo ra một khoảng sân sau mặt tiền gạch hiện có. Sân này đã trở thành một trung tâm tổ chức các sự kiện như nhạc sống, các lớp học yoga, ăn uống, triển lãm nghệ thuật, và chương trình giao hàng nông nghiệp (CSA) của khu phố. Dự án cải tạo này đã góp phần thu hút người dân nơi đây tham gia sinh hoạt cộng đồng.

Nội thất văn phòng làm việc của công ty kiến trúc

Hiện trường đã hoàn toàn bê tông hóa. Dự án đã tìm cách thay đổi điều này. Vì hệ kết cấu tường gạch cũ không đáp ứng được việc trồng cây trên mái nên dự án sử dụng giải pháp thiết kế vườn bao quanh và tại các sân trong công trình. Ngoài ra, các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo tại chỗ giúp công trình giảm 20% phát thải carbon hàng năm.

Theo các hướng dẫn tham khảo LEED 2009, cảnh quan chiếm 30% lượng tiêu thụ nước sinh hoạt, do đó với mong muốn cắt giảm lượng nước sử dụng cho tưới tiêu, các loại thực vật bản địa chịu hạn, không cần bón phân hóa học hay thuốc trừ sâu được ưu tiên sử dụng, đồng thời tránh làm ảnh hưởng đến nguồn nước của con sông gần đó. Do hợp đồng thuê đất chỉ 10 năm, nên việc làm bể chứa ngầm lớn là không khả thi; dự án đã sử dụng bốn thùng chứa nước với tổng dung tích khoảng 1m3 để dự trữ nước mưa nhằm mục đích tưới cây. Chiến lược sử dụng nước giúp giảm 34% lượng nước qui định sử dụng cho công trình theo tiêu chuẩn LEED.

Khu vườn đằng sau bức tường gạch mặt tiền là nơi diễn ra các hoạt động và sự kiện của người dân địa phương

Với mong muốn gìn giữ vẻ đẹp cổ của công trình cũ, nhóm thiết kế giữ nguyên tường gạch hai lớp nhưng cải tiến cách nhiệt thông qua việc bổ sung các tấm cách nhiệt R20. Dự án trang bị một mảng pin quang điện trên mái nhà 65 kW tạo ra khoảng 46% năng lượng cần thiết cho các hoạt động văn phòng. Các cửa sổ phía Đông và phía Tây được trang bị thêm phần thép nhô ra từ 300-600mm nhằm giảm bức xạ mặt trời. Bức tường gạch mặt tiền che chắn một phần bức xạ mặt trời ở hướng Nam.

Mặt bằng văn phòng kiến trúc và sân vườn

Lời kết

Các dự án dành giải các công trìn Xanh tốt nhất Hoa Kỳ năm 2015 có những cách tiếp cận tích hợp rất sáng tạo về ngôn ngữ kiến trúc. Có thể nói các yêu cầu nghiêm ngặt của tiêu chí xanh đã thúc đẩy các KTS đi tìm những giải pháp sáng tạo, mới mẻ trong tổ chức không gian và tạo hình cho vỏ bao che công trình. Điều này có thể xem là một góc nhìn mới để hoàn thiện hơn cho xu hướng bền vững hóa các công trình xây dựng. Dẫu vậy, các giải pháp thông gió chiếu sáng, giải pháp tiêu thụ nước, giải pháp vật liệu tiết kiệm năng lượng, thiết kế sinh khí hậu vẫn được quan tâm đúng mức để tạo ra công trình vừa đảm bảo sự bền vững và tiết kiệm năng lượng, đồng thời vẫn có tính thẩm mỹ cao.